3 сентября самолет перевезли на аэродром, 6 сентября состоялась проба двигателя. 10 сентября М.М. Громов совершил на нем первый полет, на следующий день машину сдали в ОЭЛИД. В октябре 1933 г. экипаж Громова провел несколько испытательных полетов на «дублере», на основании которых М.М. Громов дал ему предварительную оценку, в которой, в частности, отмечались некоторые особенности «дублера», требовавшие дальнейшей доработки:

«... Взлет происходит с небольшим заворотом налево из-за неправильно поставленного хвостового колеса;

эффективность руля поворота недостаточная, необходимо ее увеличить на 5%;

набор высоты при нагрузке самолета 8500 кг производится со скоростью 170 км/ч, эффективность элеронов недостаточная;

полет выявил недостаточную эффективность элеронов и большую нагрузку на ногу, нагрузку необходимо понизить на 50%;

посадка с нагрузкой выше 6500 кг происходила нормально на три точки, управлялся самолет хорошо».

После предварительных полетов и доработок начались испытания по определению предельной дальности полета и возможности побития мирового рекорда.

Как и АНТ-25-1, «дублер» испытывался с двумя вариантами двигателей: со степенью сжатия Е=6,0 и Е=6,6. Винт на первом этапе испытаний, доводок и первых полетов на дальность сохранялся двухлопастной, диаметром 4,4 м. По результатам испытаний «дублера» были зафиксированы следующие основные характеристики самолета.

РД-1 1932 г. Проект

РД-1 Июль 1933. г.

РД-1 Испытания 1934 г.

РД-2 "Дублер" 1933 г.

Серия полетов «дублера» на испытаниях подтвердила возможность достижения дальностей полета, записанных в постановлении правительства по АНТ-25. В заключении по испытаниям «дублера» по возможностям самолета по достижению больших дальностей полета, в частности, отмечалось:

«... 1. При благоприятных метеорологических условиях и точном соблюдении графика полета самолет может покрыть расстояние, превышающее мировой рекорд;

2. При улучшении обтекаемости самолета его качества могут быть значительно повышены».

Предварительно перед доработками решили все-таки провести реальные полеты для получения максимально возможной дальности полета. Перелет должен был проходить в различных реальных метеорологических условиях и поставить все точки над «и» по вопросу необходимости проведения весьма масштабных доработок самолета. В его организации деятельное участие приняли К.Е. Ворошилов и Я.И. Алкснис.

Начали с проведения испытаний на дальность по маршруту Москва - Севастополь и обратно с пролетом дважды по маршруту без посадки. Летал экипаж Громова. Полностью выполнить программу полета не удалось. Успешно дошли из Москвы до Севастополя, затем обратно до Москвы и снова до Севастополя, но на обратном пути в Москву, уже над Сивашем, экипаж определил, что топлива на обратный полет может не хватить (дул сильный встречный ветер). Вернулись в Севастополь, решили не рисковать и посадили самолет.

Реальные условия полета на дальность подтвердили необходимость проведения работ по дальнейшему совершенствованию АНТ-25. После этого перелета машину с полной уверенностью отправили на доработку. Испытания временно прекратились. Основная цель доработок, поставленная перед ОКБ - увеличение гарантированной дальности полета с учетом наиболее неблагоприятных реальных условий по маршруту.